[發明專利]一種新能源場站并網穩定性評估方法

有效

• 申請號: 202011293653.5
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112271756B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 關萬琳;陳曉光;榮爽;徐明宇;郝文波;劉延龍;董爾佳;呂飛孔;崔佳鵬;尤超;穆興華;張明江;劉志鵬;雷雪婷
• 申請（專利權）人: 國網黑龍江省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高倩

一種新能源場站并網穩定性評估方法，解決了現有大規模集中式新能源場站接入電力系統后傳統同步機組功角穩定性無法準確評估的問題，屬于電力系統分析計算技術領域。本發明根據集中式新能源場站內各機組動態行為的差異，給出了其在故障穿越全過程期間的動態行為表示新能源場站的有功功率P_NE和無功功率Q_NE：根據P_NE和Q_NE，獲得接地阻抗的電阻r_NE和電抗x_NE；獲取集中式新能源場站和傳統火電并聯送出的單端送電系統功率特性方程；根據r_NE和x_NE確定功率特性方程的中的參數，包括：同步機組自阻抗、轉移阻抗及其阻抗角的余角；獲取確定參數的功率特性方程中送端等效同步機的功角δ隨時間的變化曲線，根據該曲線評估集中式新能源場站的并網穩定性。

技術領域

本發明涉及一種基于故障穿越全過程行為解析的新能源場站并網穩定性評估方法，屬于電力系統分析計算技術領域。

背景技術

大規模集中式新能源場站并網對系統傳統同步機功角穩定性的影響分析，主要分為兩種方法：“時域仿真法”和“直接計算法”。“時域仿真法”需要建立系統的仿真模型，僅新能源場站就往往包含數百臺機組，計及眾多線路、變壓器和傳統同步機機組等，會大大增加仿真計算的復雜度和時間，難以應用于工程實際。直接計算法主要采用“等面積法”或“數值計算法”。“等面積法”和“數值計算法”通常將新能源場站等效為工作于平均狀態的等值機，并將等值機的電氣特性等效為接地阻抗，通過推導系統等效同步機組的傳輸功率特性方程，估計新能源場站并網后系統傳統同步機功角穩定性。“等面積法”是通過繪制系統故障前后傳輸功率和功角的曲線，通過圍成的加減速面積的相對大小判斷系統在故障后的功角穩定性。“數值計算法”是通過歐拉法得到功角隨時間的變化曲線，判斷其在故障后的功角穩定性。這兩種方法都適用于故障清除后，新能源機組功率直接恢復至穩態值的情況。因它們在表征新能源場站動態特性的時候，沒有計及場站內各機組動態行為的差異，即沒有準確表征新能源場站在故障全過程的復雜功率特性，致使計算結果往往偏保守或樂觀。

發明內容

針對現有大規模集中式新能源場站接入電力系統后傳統同步機組功角穩定性無法準確評估的問題，本發明提供一種基于故障穿越全過程行為解析的新能源場站并網穩定性評估方法。

本發明的一種新能源場站并網穩定性評估方法，所述方法包括：S1、根據集中式新能源場站內各機組動態行為的差異，將在故障穿越全過程期間的動態行為表示為：

式中，P、Q、U和I分別代表有功功率、無功功率、電壓和電流；下標NE代表新能源場站；t是當前時間；下標i代表新能源機組的編號；n為新能源場站內新能源機組的臺數；下標normal_i代表正常工作狀態下編號為i的新能源機組；I_{Pf_i}為第i臺新能源機組在故障期間的有功電流分量，I_{Qf_i}為第i臺新能源機組在故障期間的無功電流分量；t₀是并網點三相對稱電壓跌落開始的時刻；t_c是故障清除時刻；k為風電機組故障清除后有功功率的恢復速度；t₁、t_m、t_m+1和t_n分別是故障清除后第1臺、第m臺、第m+1臺和第n臺機組恢復至穩態的時刻；

S2、將新能源場站的外特性等效為接地阻抗r_NE+jx_NE，根據新能源場站的有功功率P_NE和無功功率Q_NE，獲得接地阻抗的電阻r_NE和電抗x_NE，j表示虛數單位；

S3、獲取集中式新能源場站和傳統火電并聯送出的單端送電系統功率特性方程；